Kompositwerkstoffe auf Basis von Cellulosen, Cellulosefasern, Zucker und Ausschnitten aus Silikaten

Abstract

Zielsetzung der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung und Herstellung eines Kompositwerkstoffes (organisch-anorganisch) auf Basis von Cellulose und Ausschnitten aus Silikaten. Der Schwerpunkt lag dabei auf der Derivatisierung der Cellulosefasern ohne deren Aktivierung bzw. Auflösung in herkömmlichen Lösungsmitteln, wodurch die mechanischen Eigenschaften der Cellulosefasern im Kompositwerkstoff erhalten blieben. Als Derivatisierungsmittel wurden hierbei organofunktionelle Silane eingesetzt, um einen möglichst hohen Vernetzungsgrad sowie eine Temperaturstabilität des Komposits zu erreichen. Dabei wurde zunächst Tetraethoxysilan (TEOS) mit den Cellulosefasern bei Raumtemperatur silyliert und anschließend unter Zugabe einer Natriumhydroxidlösung (20 Gew-%) zum vernetzen gebracht. Durch dynamisch-mechanische Thermoanalysen (DMTA) wurde festgestellt, dass mit TEOS der Komposit einen spröden und mäßig temperaturstabilen Werkstoff ergab. Unter Kombination mit Glycidoxypropyltriethoxysilan (GPTES) in einem Verhältnis TEOS:GPTES von 8:1 konnten die Schlagzähigkeit sowie das Temperaturverhalten gegenüber Cellulose-Polyester- bzw. Cellulose-Epoxydharz-Systemen deutlich verbessert und übertroffen werden.